Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda francox » 30/11/2017, 20:27

Questa domanda è per me difficile, riflette una mia particolare ricerca: cercare di capire se esiste un punto di 'contatto' (matematico) tra il discreto e il continuo, in particolar modo un'invarianza tra la topologia discreta e topologia non-discreta, indifferente se indotta da una metrica discreta o non perchè il problema è qui è proprio la relazione che lega la matematica discreta (pensiamo alla teoria dei grafi applicata alla allocazione dei registri, tipo generatore di parser) e quella non discreta.

La matematica discreta è diventata famosa per le sue applicazioni in informatica. I concetti e le notazioni della matematica discreta sono utili per lo studio o la modellazione di oggetti o problemi negli algoritmi informatici e nei linguaggi di programmazione.

Per i concetti opposti, vedere continuo, topologia, e analisi matematica.


Ecco, a me interessa invece capire il luogo di incontro tra questi 2 sistemi, quali assiomi, se esistono (assiome di separazione, di scelta..), quali oggetti o strutture "legano" (insieme, classe, categorie..) permettono poi di "passare" (scusate la volgarità), da una struttura discreta ad una continua.


Parto da quello che non capisco :

ogni funzione definita su uno spazio discreto (a valori in un qualsiasi spazio topologico) è continua.


Io pensavo che la funzione dovesse essere discontinua, quindi la mia domanda nasce

1) per trovare un punto di connessione tra teoria dei grafi e teoria dei gruppi.

Ma..ho visto che esistono anche i gruppi 'discreti'..
http://progettomatematica.dm.unibo.it/R ... 204bis.htm

Pare che da questa 'discretizzazione' non sia possibile uscire, pero, esistono strutture piu fondamentali dei gruppi (anelli, ideali, categorie) che non capisco bene in che modo si possono 'relazionare' con le strutture discrete.

Parto da un applicazione: Register Allocation by Graph Coloring
Praticamente la teoria dei grafi pesantemente si collega direttamente (?) alla geometria combinatoria, da cui, poi i nostri politopi. Ma..già qui una connessione si trova con le strutture piu profonde, ma queste ancora, non capisco se restano ancora del tutto 'discrete', mi pare di si

Due politopi convessi P e Q si dicono affinemente isomorfi se esiste una trasformazione affine tra i due spazi che li contengono che è una biiezione fra i due insiemi di punti P e Q


A proposito di trasformazioni affini

Esempi di affinità sono rotazioni, omotetie, traslazioni, rototraslazioni, riflessioni. Le affinità non sono necessariamente isometrie, non preservano cioè angoli e distanze, mentre mantengono sempre il parallelismo tra le rette.


Da qui a sembra di scorgere un collegamento tra i politopi e con la teoria dei gruppi, in particolare il gruppo diedrale e ai gruppi non commutativi

Il gruppo diedrale di ordine 2n è il gruppo formato dalle isometrie del piano che lasciano immutati i poligoni regolari a n lati.


Gruppo diedrale: prodotto semidiretto dei gruppi ciclici
Qui arriviamo all' insieme generatore di un gruppo

Altri collegamenti

equazione delle classi
teorema orbita-stabilizzatore
azioni di gruppi
classi di coniugazione
Relazione di equivalenza
Insieme quoziente
classe di equivalenza

finchè arriviamo al potente concetto di invarianza topologica e quindi di topos
E qui..sembra di scorgere un ponte tra il discreto e continuo

2) Vorrei trovare il "punto" che permette di "passare"

-> o su una topologia discreta
-> o su una topologia non-discreta (banale..)

Il concetto di insieme aperto/chiuso pare non sia essere sufficiente come invariante perchè si pone piu come un operatore, come una sorta di "interrutore".

Cosi ho trovato 2 cose potenzialmente connesse

- Assioma della Scelta
- Invariante topologico => il lavoro della O.Caramello mi ha incuriosito, ma qui si parla di 'trasferimento' di informazioni mediante invarianze topologiche

In realtà stavo cercando anche un modo per 'passare' (scusate la volgarità) da una struttura discreta a una non discreta.

La ragione della mia domanda è legata al metodo con cui si generano questi algoritmi per allocare i registri durante la fase di generazione del codice (in particolare nella fase di compilazione) in cui viene pesantemente applicata la teoria dei grafi, a me, però, non mi piace molto il metodo con cui si generano tali algoritmi perchè l'approccio resta tipicamente Top-Down dove l'algoritmo dipende dalla creazione del linguaggio stesso (Regole di Produzione), e questo impone una particolare dipendenza semantica legata al sistema, in quanto, in sostanza si pone come generatore, quindi un sistema di assegnazione delle variabili.
Io cerco invece piu un metodo matematico di programmazione, svincolato da quel particolare sistema di elaborazione o da quella particolare architettura hardware.
E qui tutto un legame con la teoria dei tipi, la tipizzazione (ho solo dato un'occhiata alla teoria omotopica dei tipi), ma il problema delle strutture discrete resta costante in quanto si applica la solita teoria dei grafi, un metodo che trovo un poco superficiale dato che oggi disponiamo di un framework potentissimo come la Teoria delle Categorie.

Ho gia visto che esiste una connessione tra la teoria dei grafi con i gruppi ma questi rimangono fondamentalmente discreti, a me questo non piace perchè non è il mio obbiettivo

https://math.stackexchange.com/question ... aph-theory
francox
Junior Member
Junior Member
 
Messaggio: 4 di 159
Iscritto il: 27/11/2016, 05:02

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda killing_buddha » 30/11/2017, 21:21

Adesso sono troppo stanco per risponderti, ma ho idea che tu voglia andare a finire nei temi sviluppati da W. Lawvere nel suo lavoro sulla "coesione assiomatica". Prova a cercare su Google e in particolar modo sulla pagina di $n$Lab dedicata alla coesione assiomatica https://ncatlab.org/nlab/show/cohesive+topos e https://ncatlab.org/schreiber/files/Hom ... er2011.pdf ho studiato la pagina di $n$Lab con una certa attenzione; se hai domande, chiedi pure.

Per fortuna che almeno ogni tanto c'è qualcuno che non fa analisi :)
- "Everything in Mathematics that can be categorized, is trivial" (P. J. Freyd), which should be understood as: "category theory is good ideas rather than complicated techniques".
- "I always disliked Analysis" (P. J. Freyd)
Avatar utente
killing_buddha
Cannot live without
Cannot live without
 
Messaggio: 1596 di 5766
Iscritto il: 03/05/2008, 17:33

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda killing_buddha » 01/12/2017, 17:36

Praticamente la teoria dei grafi pesantemente si collega direttamente (?) alla geometria combinatoria, da cui, poi i nostri politopi.

Riguardo a questo... nota che il topos dei grafi riflessivi (che è un topos di prefasci) esibisce coesione su \(\bf Set\).
- "Everything in Mathematics that can be categorized, is trivial" (P. J. Freyd), which should be understood as: "category theory is good ideas rather than complicated techniques".
- "I always disliked Analysis" (P. J. Freyd)
Avatar utente
killing_buddha
Cannot live without
Cannot live without
 
Messaggio: 1599 di 5766
Iscritto il: 03/05/2008, 17:33

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda francoz » 01/12/2017, 21:27

Grazie Killing,
Eh..ho visto che il materiale che mi hai offerto è piuttosto raffinato e laborioso. Dovrò studiare a fondo qui e questo mi piace.

Volevo chiederti, quando hai voglia, se mi riesci a darmi una panoramica storica sulla coesione assiomatica, motivazioni
e origini, prospettive e possibili applicazioni informatiche (ho già visto che in fisica invece ci sono molte connessioni, tipo i pre-quanti?) - ho visto anche un legame con la teoria omotipica dei tipi ma li non ho capito niente - e il perchè viene invece tanto usata (in modo un po deprecabile) la teoria dei grafi nell'informatica di oggi in quel modo anzichè approffitare della TdC come framework.

Volevo capire meglio, visto che sei un esperto, da un punto di vista concettuale, cosi mi posso fare un'idea, la radice che porta a distinguere il discreto dal continuo e del perchè "legare" l'informatica alle strutture discrete - so che la definizione di topologia discreta è legata alla definizioni di sottoinsieme aperto che questa definizione generica un po mi impedisce di trovare quella connessione un po speciale che possa lavorare 'sopra' le grammatiche formali da cui poi dipende l'allocazione dei registri.

nota che il topos dei grafi riflessivi (che è un topos di prefasci) esibisce coesione su Set


Riguardo a questo, hai del materiale che posso studiare ? Il topos dei grafi riflessivi porta sempre a definire una topologia discreta ?

esibisce coesione su Set


Chiedo una piccolo aiuto per capire questa conclusione (dal grafo al Set) e le conseguenze di questo.

mm..mi domando se attraverso una delle possibili applicazioni che ho citato -il legame tra allocazione dei registri e il metodo di generazione del codice dalla grammatica- possa essere proprio la mia base da cui partire (non mi interessa cambiare nulla dei metodi attuali di allocazione, ma lavorare su questo legame, su questa relazione binaria registro-codice come una struttura da cui invece poter sviluppare qualcosa di piu interessante.

Sto cercando come una sorta di fluttuazione del codice, senza però direttamente cambiarlo, a livello matematico potremmo tirar in ballo i moduli (iniettivi, proiettivi), forse gli anelli - per poter costruire una sorta di operatore del codice - quindi di un sistema che si applichi sopra la grammatica formale con un approccio però diverso dal paradigma di programmazione: attaccare il problema dell' allocazione dei registri (che funge da base) con la TdC per poter generare strutture piu dinamiche che si muovano dal codice al metodo di allocazione (la prendo come base) per poter operare con una sovrastruttura superiore e svincolarsi dalla dipendenza semantica del linguaggio e quindi dal particolare algoritmo.

Questa è una idea di partenza
francoz
Starting Member
Starting Member
 
Messaggio: 7 di 16
Iscritto il: 16/05/2016, 02:36

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda killing_buddha » 01/12/2017, 21:48

Leggi queste slide; c'è una introduzione alla definizione di coesione assiomatica e viene esplicitamente citato l'esempio dei grafi riflessivi.

L'idea è che alcune categorie (per esempio le varietà differenziabili, o per meglio dire i fasci sul sito degli spazi cartesiani) sono tali che il morfismo geometrico canonico
\[
\text{disc} : {\bf Set} \leftrightarrows \text{Sh}({\bf CartSp}) : \Gamma
\] può venire esteso ad una quaterna di funtori aggiunti \(\Pi \dashv \text{disc}\dashv\Gamma\dashv \text{codisc}\) che rispettivamente testimoniano

  • il fatto che ciascun oggetto $X$ di \( \text{Sh}({\bf CartSp}) \) possieda un insieme di componenti connesse $\Pi X$
  • il fatto che ogni insieme $S$ si possa rendere uno "spazio discreto" disc(S) dandogli la topologia discreta
  • il fatto che ogni ad ogni oggetto $X$ di \( \text{Sh}({\bf CartSp}) \) si possa associare l'insieme dei suoi "punti geometrici" $\Gamma(X)$
  • il fatto che ogni insieme $S$ si possa rendere uno "spazio codiscreto" codisc(S) dandogli la topologia banale.
In più, i funtori disc(-) e codisc(-) sono entrambi pienamente fedeli (ovvio): questo sostanzialmente significa che (nella terminologia di Lawvere) si ha una "identità degli opposti" in quanto spazi discreti e indiscreti generano la stessa teoria.

Ora, categorie di natura eminentemente geometrica sono naturalmente dotate di questi funtori; quel che è sorprendente è però che anche strutture dalla natura eminentemente combinatoria esibiscono lo stesso comportamento: un esempio eclatante sono i grafi riflessivi.

Chiaramente, quel che ho scritto non ha il minimo senso senza un certo numero di prerequisiti :) devi studiare, fatti un'idea e poi ne riparliamo. Sono qui per aiutarti.
- "Everything in Mathematics that can be categorized, is trivial" (P. J. Freyd), which should be understood as: "category theory is good ideas rather than complicated techniques".
- "I always disliked Analysis" (P. J. Freyd)
Avatar utente
killing_buddha
Cannot live without
Cannot live without
 
Messaggio: 1602 di 5766
Iscritto il: 03/05/2008, 17:33

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda francox » 02/12/2017, 02:05

quel che è sorprendente è però che anche strutture dalla natura eminentemente combinatoria esibiscono lo stesso comportamento: un esempio eclatante sono i grafi riflessivi.


Magnifico, ora si che i grafi iniziano ad essere interessanti. :P
A questo punto credo che devo solo trovare una connessione tra grafi riflessivi e le funzioni d'onda. Non ho idea se relazioni tra oggetti simili già esistono nella TdC, qui potremmo collegarci al discorso degli automi.

Mi metto all'opera, se trovo qualche buco durante il mio cammino domanderò, se trovi tu altri strumenti, oggetti o suggerimenti scrivimi pure.

## faccio uno stacco personale legata ad una mia curiosità

Dopo il tuo intervento trovo piu chiara una cosa: per come abbiamo rappresentato la natura del codice, sempre in funzione del paradigma imperante (programmazione), sta iniziando invece a rivelare una natura molto piu sottile e penetrante, una dinamica di relazione che porta a spiegare che il codice, in verità, non è poi cosi 'automatico', ma una vera e propria categoria matematica a parte con implicazioni al di là del specifico ramo informatico: sembra esistere una continuità nel concetto di codice, anche se mascherata in forme, trasformazioni e immagini diverse (come un gioco di affinità e identità che cambiano), che possiamo ritrovare in molti altri settori, quindi i 'calcoli scientifici' che noi facciamo con gli elaboratori, non sembrano essere solo 'calcoli', ma qui iniziano a trasparire degli operatori del codice, quindi elementi che muovono il concetto classico di algoritmo secondo delle regole che la grammatica formale non può vincolare in anticipo.

Quindi anche l evoluzione di sistemi complessi discreti (tipo gli automi cellulari) vanno rivisitati sotto una luce nuova.
francox
Junior Member
Junior Member
 
Messaggio: 5 di 159
Iscritto il: 27/11/2016, 05:02

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda francoz » 04/12/2017, 00:14

Seguendo il complicato filo della matassa dei grafi riflessivi sono arrivato a trovare i grafi degli automorfismi (graph
automorphisms), https://arxiv.org/pdf/1007.4886.pdf, vorrei capire se si tratta della "via di mezzo" prima di arrivare al forgetful functor perchè tu mi hai fornito già una struttura ricca che ha già il discreto e il codiscreto, non capisco bene ancora come 'discernere' le 2 strutture o realizzare la transizione da discreto --> a codiscreto et viceversa, chiedo solo un esempio (categorical framework?)
Quello che sono arrivato adesso è

- Automorfismi Involutori
- Generatori e Relazioni per i gruppi discreti , https://projecteuclid.org/download/pdf_1/euclid.bams/1183522325 , http://www.groupsstandrews.org/2013/slides/Kiefer.pdf , https://goo.gl/cCu7Y7 e anche http://page.math.tu-berlin.de/~bobenko/papers/1999_Bob_Sch_AS.pdf
- Duality Relations come esempio di metodo per generare una discretizzazione, ma non so se si può applicare per la teoria dei nodi e dei grafi (http://page.math.tu-berlin.de/~bobenko/papers/1999_Bob_Sch_AS.pdf

Vorrei sapere se sono completamente fuori strada.
francoz
Starting Member
Starting Member
 
Messaggio: 8 di 16
Iscritto il: 16/05/2016, 02:36

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda killing_buddha » 04/12/2017, 00:21

Mi sembra tu abbia un modo un po' confuso di approcciare la questione (che sinceramente non ho capito del tutto).

Studia la matematica e consolida una base. Poi puoi parlare di queste cose.
- "Everything in Mathematics that can be categorized, is trivial" (P. J. Freyd), which should be understood as: "category theory is good ideas rather than complicated techniques".
- "I always disliked Analysis" (P. J. Freyd)
Avatar utente
killing_buddha
Cannot live without
Cannot live without
 
Messaggio: 1625 di 5766
Iscritto il: 03/05/2008, 17:33

Re: Esiste un invariante topologico, un punto 'di connessione' che lega la topologia discreta con quella non discreta ?

Messaggioda vict85 » 04/12/2017, 14:50

francox ha scritto:[...] Pare che da questa 'discretizzazione' non sia possibile uscire, pero, esistono strutture piu fondamentali dei gruppi (anelli, ideali, categorie) che non capisco bene in che modo si possono 'relazionare' con le strutture discrete.[...]


Sono un po' perplesso, perché ritieni gli anelli e ancor più gli ideali come strutture più fondamentali dei gruppi? E mi sfugge il perché non possano essere relazionate con strutture discrete?
vict85
Moderatore
Moderatore
 
Messaggio: 9215 di 19253
Iscritto il: 16/01/2008, 00:13
Località: Berlin


Torna a Algebra, logica, teoria dei numeri e matematica discreta

Chi c’è in linea

Visitano il forum: Nessuno e 1 ospite